高考化学压轴题之原子结构与元素周期表(高考题型整理,突破提升)附答案

高考化学压轴题之原子结构与元素周期表(高考题型整理,突破提升)附答案

一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）

1．正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反。科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质—反物质。1997年年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子。这是人类探索反物质的一大进步。

（1）你推测反氢原子的结构是（____）

A．由1个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成

B．由1个带负电荷的质子与1个带正电荷 的电子构成

C．由1个不带电子的中子与1个带负电荷的电子构成

D．由1个带负电荷的质子与1个带负电荷的电子构成

（2）反物质酸、碱中和反应的实质是（____）

A．H-+OH+ =H2O B．H++OH+ =H2O

C．H-+OH- =H2O D．H++OH- =H2O

（3） 若有反α粒子（α粒子即氦核），它的质量数为_________电荷数为_______。

【答案】B A 4 2

【解析】

【分析】

根据反粒子特征和定义进行解答。

【详解】

(1)A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成的，这是正常氢原子的构成，故A错误；

B.由一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成的， 符合反氢原子的构成, 故B正确；

C.由一个不带电的中子和一个带负电荷的电子构成的，不正确，因为反氢原子中电子带正电，故C错误；

D.由一个带负电荷的质子和一个带负电荷的电子构成，原子不显电性，不能都带负电荷。故D错误。

答案：B。

(2)酸碱中和反应是H+ +OH-=H2O，根据反物质的定义特征，可知反物质酸碱中和反应为H- +OH+= H2O，所以A符合题意，答案：A；

(3)已知a粒子质量数为4，带2个正电荷，因此反a粒子质量数为4, 电荷数为-2。

答案：4；2。

【点睛】

根据反粒子的定义：正电子、负质子等都属于反粒子；反粒子的特征：它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反进行解答。

2．如图是元素周期表的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。根据表中所列元素回答下列问题：

(1)元素d在元素周期表中的位置是________，元素h与f的原子序数相差_____。

(2)元素b、c、f形成的简单离子中半径最小的是______(填离子符号)，原子半径最小的是______(填元素符号)。

(3)表中第三周期所列元素的非金属性最强的是______（填元素符号），e、f、g三种元素的简单氢化物中最不稳定的是______（填化学式）。

(4)元素g与元素b的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式为______。

(5)铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)与碳(C)、硅(Si)属于同主族元素，常温下，在空气中，单质锡、锗均不反应而单质铅表面生成一层氧化铅；单质锗与盐酸不反应，而单质锡与盐酸反应。由此可得出以下结论：

①锗的原子序数为______；

②铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)的+4价氢氧化物的碱性由强到弱的顺序为___________（用化学式表示）。

(6)最近，德国科学家实现了铷原子气体的超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷(Rb)是37号元素，相对原子质量是85.5，与钠同主族。回答下列问题：

①铷在元素周期表中的位置为__________________。

②同主族元素的同类化合物的性质相似，请写出AlCl3与RbOH过量反应的离子方程式：_____________________。

③现有铷和另一种碱金属形成的混合金属50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，另一种碱金属可能是__________。（填序号）

A．Li B．Na C．K D．Cs

【答案】第三周期第ⅢA族 18 Mg2+ S Cl PH3 NaOH+HClO4=NaClO4+H2O 32

Pb(OH)4>Sn(OH)4>Ge(OH)4 第五周期第ⅠA族 Al3++4OH-=AlO2-+2H2O (或写为Al3++4OH-=[Al(OH)4]-) AB

【解析】

【分析】

由元素在周期表的位置可知，a是N元素，b为Na元素，C为Mg元素，d为Al元素，e为P元素，f为S元素，g为Cl元素，h为Se元素，然后根据元素周期律分析解答。

【详解】

根据元素在周期表的位置可知确定各种元素分别是：a是N元素，b为Na元素，C为Mg元素，d为Al元素，e为P元素，f为S元素，g为Cl元素，h为Se元素。

(1)元素d为Al，原子核外电子排布是2、8、3，所以在元素周期表中的位置是第三周期IIIA族，f是16号元素S，h是34号元素Se，h与f原子序数相差34-16=18；

(2)b、c、f形成的简单离子分别是Na+、Mg2+、S2-，Na+、Mg2+核外电子排布为2、8，具有两个电子层，S2-核外电子排布是2、8、8，具有三个电子层，离子核外电子层数越多，离子半径越大，对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径越小，所以，三种离子中离子半径最小的是Mg2+；Na、Mg、S都是同一周期的元素，原子序数越大，原子半径越小，所以三种元素的原子半径最小的是S；

(3)同一周期的元素，原子序数越大，元素的非金属性越强，表中第三周期元素的非金属性最强是Cl；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强，e、f、g三种元素分别表示P、S、Cl，元素的非金属性：P

(4)g元素与b元素的最高价氧化物对应水化物分别是HClO4、NaOH，HClO4是一元强酸，NaOH是一元强碱，二者混合发生中和反应产生盐和水，反应的化学方程式为NaOH+HClO4=NaClO4+H2O；

(5)①锗位于Si元素下一周期，二者原子序数相差18，所以Ge的原子序数为14+18=32；

②由于同一主族的元素从上到下元素的金属性逐渐增强，所以根据铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)在元素周期表的位置可知，元素的金属性Pb>Sn>Ge，元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，故铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)的+4价氢氧化物的碱性由强到弱的顺序为Pb(OH)4>Sn(OH)4>Ge(OH)4；

(6)①铷(Rb)是37号元素，原子核外有5个电子层，最外层有1个电子，所以37号元素在元素周期表中的位置为第五周期第ⅠA族；

②铷(Rb)与钠同主族，由于Rb的金属性比Na强，所以RbOH是一元强碱，AlCl3与过量的RbOH反应产生的离子方程式为Al3++4OH-= AlO2-+2H2O (或写为Al3++4OH-=[Al(OH)4]-)；

③22.4 L标准状况下的H2的物质的量n(H2)=22.4 L÷22.4 L/mol=1 mol，铷和水反应的化学方程式为2Rb+2H2O=2RbOH+H2↑，可知2 molRb反应产生1 mol H2，由碱金属与水反应的化学方程式为2M+2H2O=2MOH+H2↑可知混合金属的平均摩尔质量M=50?g2?mol=25 g/mol，Rb的摩尔质量为85.5 g/mol，则另一种碱金属的摩尔质量一定小于25 g/mol，所以另一种碱金属可能是Li或Na，故合理选项是AB。

【点睛】

本题考查元素周期表和元素周期律的应用的知识。掌握元素的位置、原子结构与物质性质的关系解答本题的关键，注意规律性知识的应用，侧重考查学生的分析与应用能力。

3．如图是元素周期表中的前四周期，①～⑨为相应的元素，请从中选择合适的元素回答问题：

（1）根据元素原子的外围电子排布特征，元素周期表可划分为五个区域，元素⑦位于周期表的___区。

（2）写出元素③与元素⑤形成的稳定化合物的结构式______。

（3）②、⑥两元素形成的化合物其中心原子的杂化轨道类型为___。 （4）元素⑦与CO可形成X（CO）5型化合物，该化合物常温下呈液态，熔点为-20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断该化合物晶体属于____晶体（填晶体类型）。

（5）元素⑨的离子的氢氧化物不溶于水，但可溶于氨水，该离子与NH3间结合的作用力为____。

（6）将①、⑥形成的化合物溶于水，其与水间可能存在的氢键表示为____________（写一种即可）。

（7）金属⑦有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ和α中原子的配位数之比为________。

【答案】d O=C=O sp2杂化 分子 配位键 F－H…F、F－H…O、O－H…F、O－H…O

4：3

【解析】

【分析】

根据元素周期表可知①为H元素、②为B元素、③为C元素、④为N元素、⑤为O元素、⑥为F元素、⑦为Fe元素、⑧为Cu元素、⑨为Zn元素。

【详解】

（1）元素⑦为Fe元素，位于周期表的d区，故答案为：d；

（2）元素③为C元素、元素⑤为O元素，其形成的稳定化合物为二氧化碳，结构式为：O=C=O，故答案为：O=C=O；

（3）②为B元素、⑥为F元素，两元素形成的化合物为BF3，中心原子是B，价层电子对个数=σ键+孤电子对个数=3+0=3，杂化轨道类型为：sp2杂化，故答案为：sp2杂化；

（4）元素⑦为Fe元素、与CO可形成Fe(CO)5型化合物，该化合物常温下呈液态，熔点为-20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断该化合物晶体属于分子晶体，故答案为：分子；

（5）元素⑨Zn元素，氢氧化物为Zn(OH)2不溶于水，但可溶于氨水，Zn2+离子与NH3间结合的作用力为配位键，故答案为：配位键；

（6）①为H元素、⑥为F元素，形成的化合物为HF，溶于水，与水分子间可能存在的氢键表示为：F－H…F、F－H…O、O－H…F、O－H…O，故答案为：F－H…F、F－H…O、O－H…F、O－H…O；

（7）金属⑦为Fe，有δ、γ、α三种同素异形体，δ为体心立方，α为简单立方，原子的配位数之比为8：6＝4：3，故答案为：4：3。

【点睛】

金属晶体的原子堆积模型：①简单立方堆积，空间利用率52%，配位数6；②体心立方堆积，空间利用率68%，配位数8；③六方最密堆积，空间利用率74%，配位数12；④面心立方最密堆积，空间利用率74%，配位数12。